Faculdade de Engenharia de Materiais - FEMAT/CANAN

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Acesso aberto (Open Access)
Adsorção do chumbo na Manihot Esculenta (mandioca) exposta ao rio cateté-pa contaminado por metais pesados
(2022-02-11) COSTA, Juliana Socorro Barbosa da; NEVES, Alacid do Socorro Siqueira; http://lattes.cnpq.br/4480788820987458; PAIVA, Reginaldo Sabóia de; http://lattes.cnpq.br/9461672108039581
Neste trabalho, aborda-se um caso real de contaminação pelo metal pesado chumbo, devido o lançamento de efluentes do empreendimento minerário localizado próximo ao Rio Cateté, que pertence a região de Carajás, Sudeste do Estado do Pará. Ao longo deste rio foram escolhido dois pontos para serem estudados, o porto da Aldeia Indígena Cateté e o porto da Aldeia Indígena Djudjeko. Com isso, investigando a rotina da população que habita essa aréa e se utiliza desse porto, percebeu-se que é uma característica dos índios da região utilizarem o rio para produção de farinha de mandioca (manihot esculenta), alimento muito consumido por eles. No entanto, as análises químicas da água do Rio Cateté, do lodo das margens do rio e da própria mandioca, apontaram que estes se encontram contaminados por chumbo. O estudo em questão aborda o fenômeno da adsorção que ocorre na etapa de produção da farinha exercida com o auxílio do rio, onde a mandioca é imersa nas águas do rio, por um determinado período, para o seu amolecimento. Diante disso, este trabalho propõe-se a traduzir este fenômeno através do desenvolvimento de um modelo matemático que descreve numericamente o processo de adsorção de chumbo pela mandioca exposta ao Rio Cateté. Para as análises químicas, foram preparadas amostras da água do rio, mandioca, farinha de mandioca e do lodo formado na margem do rio. Em seguida, após a identificação dos teores de chumbo nessas amostras, foi criado um modelo algébrico em que foi aplicado a união do modelo sigmoidal e o da transformada de Laplace para resolver o balanço de carga iônica. Com isso, foram realizadas simulações para ambos os modelos, inclusive a simulação de extrapolação, em que é possível observar o ponto máximo de adsorção. Por fim, o modelo obtido atendeu ao objetivo proposto neste trabalho, sendo capaz de caracterizar e representar o fenômeno de adsorção do chumbo na contaminação da mandioca (manihot esculenta) exposta a água do Rio Cateté, concluindo que a contaminação do tubérculo ocorre pela concentração de chumbo depositado no lodo das margens do rio.
Acesso aberto (Open Access)
Análise comparativa das propriedades química, microestrutural e mecânica das ligas 3004, recicladas das latas de alumínio, com e sem a adição de 3 % de níquel, solidificadas em molde de cobre
(2023-05-29) SILVA, Nelma Cristiane Siqueira da; DANIEL, Brenda Thayssa Figueira; http://lattes.cnpq.br/1993134397856983; https://orcid.org/0000-0003-1473-9247; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
A reciclagem de materiais é um dos fatores que contribuem para o desenvolvimento sustentável no planeta. A reciclagem do alumínio é referência para a indústria mundial, especialmente a de embalagens. Neste trabalho foi realizado a obtenção de dois lingotes de alumínio reciclados de latas de bebidas pós-consumo, liga AA3004, com o objetivo de comparar suas propriedades química, microestrutural e mecânica, sendo que o segundo lingote foi modificado por teor de 3 % Níquel. Os materiais coletados foram higienizados, cominuídos, prensados e submetidos à fusão. Optou-se em utilizar o molde de cobre para a solidificação dos lingotes 1 (3004) e 2 (3004 + 3 % Ni). Para a caracterização química utilizou-se a técnica de Espectrometria de Emissão Óptica (EEO), e as amostras obtidas dos dois lingotes foram preparadas por meio de caracterização metalográfica. As microestruturas foram analisadas através de Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura com sistema de Energia Dispersiva (MEV/EDS). Na caracterização mecânica foram realizados os ensaios de microdureza Vickers e de tração. Como resultado do estudo, observou-se que para a caracterização química do lingote 1, apenas o elemento Mn apresentou valor inferior (0,83 %), mas não discrepante do apresentado pela norma ABNT NBR ISO 209:2010. Para o lingote 2, constatou-se que o elemento Mn também apresentou percentual inferior (0,84 %) e o valor encontrado para elemento Fe foi superior (> 1,00 %) segundo a norma ABNT NBR ISO 209:2010. As microestruturas obtidas são típicas para as ligas Al-Mn e Al-Mn-Ni. A microdureza obtida para o lingote 1 foi de 55,76 HV e para o lingote 2 foi de 56,32 HV. O limite de resistência a tração (LRT) mostrou que o valor médio para o lingote 1 foi de 109 MPa e para o lingote 2 o valor médio do limite de resistência a tração foi de 140 MPa. Por fim, os valores obtidos evidenciam que o lingote 2 apresentou um melhor resultado devido a presença do elemento Ni.
Acesso aberto (Open Access)
Análise da propriedade elétrica e mecânica das ligas Al-0,5%Si-0,04%Ni e Al-0,5%Si-0,30%Ni submetidas ao tratamento térmico de recozimento a 200, 300 e 400 °C por 2 horas
(2024-12-19) BARBOSA, Alicia Regina Zanon; ESPÍNDOLA, Eric Elian Lima; http://lattes.cnpq.br/1193834237116588; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Com o avanço tecnológico e o aumento populacional, a demanda por energia elétrica cresce, exigindo uma maior eficiência das linhas de transmissão e distribuição. Para enfrentar os desafios das expansões dos centros urbanos, intempéries climáticas e desenvolvimento das indústrias, é necessário o aprimoramento da transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa forma, o objetivo do estudo foi analisar o efeito da adição de Ni em concentrações de 0,04% e 0,3%, e do tratamento térmico de recozimento nas temperaturas de 200, 300 e 400 ºC, nas propriedades elétricas e mecânicas da liga Al-0,5%Si. As ligas foram fundidas pelo método de solidificação estática direta em coquilha metálica em “U”, em seguidas foram retiradas amostras para análise química e macroestrutural das ligas, os restantes dos materiais foram usinados para diminuição do diâmetro de 22,0 mm para 18,5 mm. Posteriormente, foram laminados para produção dos fios com diâmetro de 3 mm. Após a laminação foram separadas amostras para realização do tratamento térmico de recozimento nas temperaturas 200, 300 e 400 ºC. Após esses processos, todas as amostras foram submetidas aos ensaios de resistência elétrica e resistência mecânica. Os resultados obtidos nas análises químicas demonstraram que as ligas fabricadas estão próximas dos valores estipulados no estudo. As macroestruturas apresentadas tiveram suas morfologias alteradas com o recozimento, gerando grãos predominantemente equiaxiais. A condutividade elétrica apresentada revelou que ao comparar as ligas sem tratamento e tratadas a 400 °C, houve um aumento na condutividade elétrica das ligas tratadas de 4,81%, 5,97% e 6,73% para as ligas Al-Si, Al-Si-0,04%Ni e Al-Si-0,3%Ni, respectivamente. No entanto, ao analisar os resultados do ensaio de tração das ligas tratadas a 400 ºC e não tratadas, observou-se uma redução nas ligas tratadas de 57,05%, 55,10% e 61,78% para as ligas Al-Si, Al-Si-0,04%Ni e Al-Si-0,3%Ni, respectivamente. Conclui-se que o tratamento térmico modificou a morfologia das ligas. O tratamento térmico aplicado foi efetivo no aumento da propriedade elétrica. Entretanto, a resistência mecânica apresentou uma redução da propriedade ao realizar o tratamento térmico.
Acesso aberto (Open Access)
Análise da propriedade mecânica de tração e resistência à chama de compósitos poliméricos com fibras de Envira Cheirosa (Annona paludosa Aubl.)
(2024-12-13) MONTEIRO, Manoel Vinícius França; SOUSA, Ana Paula Souza de; http://lattes.cnpq.br/9161169241736758; https://orcid.org/0009-0006-9908-0099; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
A crescente demanda da indústria por materiais sustentáveis e de alto desempenho tem se intensificado frente à crescente preocupação com os impactos ambientais. Dessa forma, o uso de fibras naturais como reforço em compósitos poliméricos surge como uma alternativa promissora. Nesse contexto, este trabalho abordou o uso das fibras naturais de envira cheirosa (Annona paludosa Aubl.) como reforço em compósitos poliméricos de matriz poliéster, visando desenvolver materiais sustentáveis. O objetivo foi caracterizar a fibra de envira cheirosa, com caracterizações de morfologia da fibra, por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Massa Específica Aparente da fibra (MEA), pelo método do picnômetro, ensaio de flamabilidade e ensaio mecânico de tração, utilizando normas ASTM como D 635 e D 638, respectivamente; e avaliar o desempenho dos compósitos em propriedades físicas, resistência à tração e flamabilidade. A fabricação foi realizada pelo método Hand Lay-Up, nas frações mássicas de 1%, 3% e 5%, com fibras curtas no tamanho de 15 mm, e longas no tamanho de 160 mm. Na análise da morfologia, as fibras apresentaram uma superfície levemente rugosa. A massa específica da fibra apresentou valor de 1,154 g/cm³, estando de acordo com valores encontrados nas literaturas para fibras vegetais. Nos ensaios físicos, os compósitos mostraram maior porosidade e absorção de água a medida em que se aumentava a fração mássica de fibras. Quanto à flamabilidade, os compósitos com 5% de fibras longas apresentaram melhor resistência à chama. No ensaio de tração, a tensão máxima foi registrada nos compósitos com 5% de fibras longas, com aumento de 40% em relação a matriz plena, destacando a eficiência da orientação e interação matriz/reforço, ao mesmo tempo que a análise estatística por ANOVA validou a significância dos resultados obtidos nos ensaios físicos, de flamabilidade e de tração. A análise fractográfica evidenciou a adesão fibra/matriz e padrões de fratura coesiva e interfacial, confirmando o desempenho mecânico superior das amostras com maior fração de reforço. Dessa forma, concluiu-se que a envira cheirosa é uma alternativa promissora para compósitos poliméricos, combinando eficiência estrutural, sustentabilidade e viabilidade econômica.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de massas cerâmicas utilizando argila piauiense, com teores de resíduo de pó de balão e rejeito de minério de cobre visando a produção de cerâmica vermelha
(2022-12-22) SILVA, Flávia Regina Guedes da; REIS, André Wilson da Cruz; http://lattes.cnpq.br/0498111069343845; NEVES, Alacid do Socorro Siqueira; http://lattes.cnpq.br/4480788820987458
A indústria da cerâmica vermelha é o setor responsável por uma expressiva parcela dos materiais utilizados na construção civil, sendo também tema recorrente de pesquisas que visam, através de formulações com adição de diferentes matérias-primas, aprimorar as propriedades tecnológicas do produto de modo a atender às demandas de engenharia. Deste modo, esse trabalho visa analisar a composição das misturas: argila da região de Jardim do mulato- Piauí, com rejeito de cobre e resíduo de pó de balão, através da caracterização física dos corpos de prova. Foram feitas também análises de fluorescência de raios X e difração de raios X. Após isto, foram conformados corpos de prova da argila com misturas contendo de 10% e 15% de rejeito de cobre e 5% e 10% de pó de balão. Os corpos de prova foram secos à 105ºC e queimados a 950ºC por 2h. As características físicas avaliadas foram: absorção de água, porosidade aparente e massa específica aparente. A caracterização mostrou que a argila é caulinítica com elevados teores de SiO2 e Al2O3 e que a melhor relação de misturas se obteve com a formulação contendo 15% de cobre e 10% de pó de balão, onde apresentou melhor desenvoltura nas propriedades tecnológicas.
Acesso aberto (Open Access)
Análise do uso de resíduo de caulim intercalado com acetato de potássio em compósito de matriz polimérica
(2024-06-11) SANTOS, Jenniffer Cristina Pena dos; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; orcid logo https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Devido ao aumento no volume de resíduos industriais, busca-se por novas alternativas, como o reaproveitamento desse material para a produção de novas tecnologias através de materiais compósitos. O presente estudo tem como objetivo a realização da modificação química do resíduo de caulim visando sua aplicação como carga mineral de reforço na produção de materiais compósitos de matriz poliéster. O resíduo in natura e o resíduo tratado foram caracterizados através da técnica de difratometria de raios X e da análise térmica, para verificar sua composição mineralógica, e foi realizada a técnica de picnometria para determinar a massa especifica do resíduo tratado. Posteriormente, uma solução estequiometricamente elaborada de resíduo in natura, acetato de potássio e água destilada foi agitada por 8 horas em temperatura ambiente. Após 24 horas, o material foi filtrado e colocado em estufa à 60 °C por 6 horas. As placas dos compósitos foram confeccionadas pelo método hand lay-up associado à compressão, e os valores de frações mássicas foram de 0% (Resina Plena – RP), 10% (Resíduo de Caulim Tratado 10 – RCT-10) e 20% (Resíduo de Caulim Tratado 20 – RCT-20). Posteriormente aos ensaios, foi constatado que a incorporação de carga mineral tratada quimicamente resultou em mudanças estatisticamente satisfatórias em suas propriedades físicas (absorção de água, porosidade aparente e massa especifica aparente) e atribuiu características relevantes devido resistência a propagação de chama, principalmente para RCT-10, embora os resultados de Limite de Resistência à Tração (LRT) registraram uma certa diminuição em relação a resina plena. Pode-se dizer que a pesquisa alcançou resultados satisfatórios, conforme demonstrado na literatura, além da considerável importância do reaproveitamento de resíduos para contribuir na diminuição de impactos ambientais.
Acesso aberto (Open Access)
Análise numérica computacional de antenas e metamaterias utilizando ti3c2tx mxene como material ressonador na banda terahertz (THz)
(2023-05-04) SOARES, Edson Miranda; COSTA, Marcos Benedito Caldas; http://lattes.cnpq.br/7636226766852440
Havendo a necessidade de aprimoramento das tecnologias de telecomunicação para atender parâmetros cada vez mais elevados, assim como o desenvolvimento de novos métodos de análise, caracterização e identificação de materiais e objetos. Nesse estudo é elaborado projeto de antenas e metamateriais para a aplicações no THz gap, faixa viável para aplicações em telecomunicação e Imaging. Os dispositivos são constituídos de sílica como material dielétrico e utiliza Ti3C2Tx MXene como meio ressonador. O projeto foi simulado por análise numérica computacional, utilizando os softwares COMSOL Multiphysics para as simulações das antenas e metamateriais e MATLAB para a modelagem das antenas e desenvolvimento dos modelos numéricos de Drude-Smith e Drude-Lorentz, visando representar as propriedades óticas do Ti3C2Tx MXene. O Metamaterial apresentou comportamento como meio de ε negativo (ENG) na faixa de 1-3 THz, como meio de μ negativo (MNG) com permitividade próximo de zero (ENZ) na faixa de 3-6 THz, contendo picos de absorbância em entre 6-7 THz e reflectância em 3-4 THz. As antenas apresentaram resultados coerentes para antenas de baixo perfil, contendo três modos de ressonância TM10, TM02 e TM20. O modo fundamental TM10 Ressoou entre 3,1-3,2 THz com coeficiente de reflexão de -36,478 dB apresentando largura de banda de 16,44 %, sendo o modo de ressonância predominante, o incremento de MTM resultou no aumento da largura de banda no modo TM20 nas faixas de 6-7 THz com -24,38 dB e ganho de 1,13 dBi no modo fundamental para Ti3C2Tx MXene modelado por Drude-Smith, apresentando o total de 3,76 dBi. As antenas com Ti3C2Tx MXene modelado por Drude-Lorentz apresentaram modo TM20 com maior ressonância contendo coeficiente de reflexão de – 36,613 dB e largura de banda de 21,8%, nessas antenas o incremento de MTM fomentou aumento de ganho de 0,86 dBi somente no modo TM10, ao qual obteve ganho de 2,48 dBi.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da adição do pó de aciaria em formulações com argila do Acará-Pa, visando a produção de cerâmica vermelha
(2026-05-20) SILVA, Adailton Borges da; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
A região norte do Brasil se destaca pelo seu potencial de crescimento industrial no que se refere à produção de bens manufaturados. Nesse sentido, a indústria paraense de cerâmica é evidenciada pois, além de promover o crescimento econômico regional, também gera emprego e renda para as comunidades do estado. Adicionalmente, considerando as altas taxas de produção de ferro e aço na referida região, verifica-se que há geração de resíduos oriundos de tais processos de fabricação como o pó de aciaria elétrica (PAE), o qual tem origem na fabricação de aço em fornos elétricos a arco a partir de ferro gusa fundido e sucatas. Desse modo, este trabalho objetiva investigar a incorporação do resíduo siderúrgico pó de aciaria, em formulações com argila caulinítica do município do Acará-PA, visando a sua utilização como insumo na produção de materiais com características adequadas à aplicação tecnológica de cerâmica vermelha. Para tanto, foram investigadas três formulações distintas, com diferentes concentrações de pó de aciaria e argila do Acará. Os corpos de prova constituídos pelos materiais em questão, após o processo de prensagem sob uma carga de 250 kgf/cm2, foram submetidos ao processo de queima a 900°C sob diferentes tempos de sinterização — 60 min, 120 min e 180 min — em seguida, as propriedades cerâmicas foram avaliadas. Finalmente, a comparação entre os resultados apresentados pelas amostras com diferentes formulações mostrou que as formulações com 10% e 20% de pó de aciaria têm potencial viabilidade para serem incorporados à cerâmica vermelha, ao atenderem parâmetros de propriedades cerâmicas de perda ao fogo, porosidade aparente, retração linear, massa específica, absorção de água e resistência mecânica, estabelecidos pelas normas ABNT NBR 15270/2023 e ASTM C674-13/2018. Além disso, verifica-se, ainda, que a variação no tempo de sinterização dos corpos de prova foi fundamental para estabelecer as propriedades desejadas, quais sejam: absorção de água, perda ao fogo, massa específica aparente, porosidade aparente, retração linear e resistência à flexão. Finalmente, é possível concluir que os resultados apresentados podem ser considerados promissores para a aplicação em questão.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da incorporação do rejeito de minério de cobre em massas argilosas para a produção de cerâmica vermelha
(2018-12-05) CARDOSO, Altair Costa; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375
Atualmente, as matérias-primas estão se tornando cada vez mais escassas e os rejeitos gerados se transformaram em graves problemas ao meio ambiente com gerenciamento complexo. Sabe-se que rejeitos industriais são problemas no mundo todo, e que a reutilização destes pode garantir um menor impacto ambiental. Em vista destes problemas, este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação do rejeito proveniente da mineração de cobre em massas argilosas, em diferentes percentuais, visando à produção de cerâmica vermelha. A argila e o rejeito utilizado foram caracterizados através de difração de raios X (DRX) e as formulações foram elaboradas nas seguintes proporções de rejeito de cobre: 10%, 20%, 30% e 40% em peso. Os corpos cerâmicos foram conformados por prensagem uniaxial e sinterizados a 850 ºC, 950 °C e 1050 °C com um patamar de queima de 2 horas. As propriedades tecnológicas analisadas foram retração linear, massa especifica aparente, porosidade aparente, absorção de água e resistência mecânica, essa última obtida pela tensão de ruptura à flexão em três pontos. A análise microestrutural do material produzido foi avaliada utilizando-se a técnica de microscopia óptica. Foram obtidos resultados satisfatórios nas composições contendo 20 e 30% de rejeito de cobre, sem grandes perdas na resistência mecânica. A partir deste estudo verificou-se que a adição do rejeito de cobre em massas argilosas pode vir a torna-se algo atrativo para a fabricação de produtos da indústria de cerâmica vermelha.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da incorporação do rejeito do processo bayer em formulações com argila do município de Acará-Pa visando a produção de cerâmica vermelha
(2023-12-05) VAZ NETO, Josias de Souza; COSTA, Augusto Fernando de Freitas; http://lattes.cnpq.br/8507174218750706; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
O estado do Pará tem se consolidado como uma potência no sentido de abertura de novas frentes de aproveitamento e beneficiamento de matérias-primas e dado espaço para uma crescente no setor de mineração e metalurgia, contudo, essa crescente no desenvolvimento resulta também na geração de toneladas de resíduos e rejeitos, que em determinados aspectos impactam diretamente o ambiente e o entorno destes centros industriais. Tendo isto em vista, este estudo concentrou-se na produção de cerâmica vermelha, utilizando rejeitos provenientes do processo Bayer, especificamente a lama vermelha. Uma análise detalhada das formulações e dos parâmetros de processamento, tal como o patamar e tempo de queima foi conduzida com a proposta de reintroduzir este rejeito, agregando-o valor, também visando a produção com foco na redução do consumo de matérias-primas, ao mesmo tempo em que se mantém a conformidade com as normas técnicas. Para alcançar esse objetivo, este estudo baseou-se em metodologias já empregadas na inserção de lama vermelha na produção de cerâmicas, empregando ao todo três formulações distintas LA8020 (80% de Rejeito e 20% de Argila), LA6040 (60% de Rejeito e 40% de Argila) e LA100 (100% de Argila) como comparativo, além de três temperaturas de queima 900, 1000 e 1100 °C. Foram adotadas as normas relacionadas ao desenvolvimento de cerâmica vermelha ABNT NBR 15270/2017 e ABNT NBR 15310/2005, que classificam produtos cerâmicos em categorias específicas, como blocos de vedação, blocos estruturais e telhas cerâmicas, como parâmetro para avaliar a qualidade dos materiais produzidos e classificação de utilização. Os resultados obtidos indicaram que em determinados parâmetros as formulações testadas cumpriram os requisitos estabelecidos pelas normas. Isso pode ser alcançado com variações do tempo de queima e temperatura, resultando em economia significativa nos custos de produção e em uma utilização mais eficiente das matérias-primas. Além disso, os resultados demonstraram viabilidade na produção de materiais com desempenho comparável aos produtos convencionais disponíveis no mercado. É importante destacar a formulação LA6040 como a mais promissora para os fins deste estudo, pois exibiu um perfil de propriedades que sugere um alto potencial para emprego no desenvolvimento de cerâmica vermelha, tornando-a adequada para a fabricação de blocos ou tijolos de vedação.

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